Beweging is it libben. Dizze sin kin ynterpretearre wurde as in motivaasje om foarút te gean, net stil te stean en te berikken wat jo wolle, en as in ferklearring fan it feit dat hast alle libbene wêzens it grutste part fan har libben yn beweging binne. Om derfoar te soargjen dat ús bewegingen en bewegingen yn 'e romte net einigje mei bulten op ús foarholle en elke kear brutsen lytse fingers op ús skonken, brûkt ús harsens de bewarre "kaarten" fan 'e omjouwing dy't ûnbewust opkomme op it momint fan ús beweging . Der is lykwols in miening dat it brein dizze kaarten om sa te sizzen net fan bûten tapast, mar troch in persoan op dizze kaart te pleatsen en gegevens te sammeljen as se sjoen wurde fan 'e earste persoan. Wittenskippers fan 'e Boston University besleaten dizze teory te bewizen troch in searje praktyske eksperiminten mei laboratoariumrotten út te fieren. Hoe navigearret it brein eins yn 'e romte, hokker sellen binne belutsen, en hokker rol spilet dit ûndersyk foar de takomst fan autonome auto's en robots? Dat leare wy út it rapport fan de ûndersyksgroep. Gean.
Undersyk basis
Dat, it feit dat in protte jierren lyn fêststeld is, is dat it haaddiel fan it harsens dat ferantwurdlik is foar oriïntaasje yn 'e romte de hippocampus is.
De hippocampus is belutsen by in ferskaat oan prosessen: de foarming fan emoasjes, de transformaasje fan koarte termyn ûnthâld yn lange termyn ûnthâld, en de foarming fan romtlik ûnthâld. It is de lêste dy't de boarne is fan 'e "kaarten" dy't ús harsens op it juste momint ropt foar effisjintere oriïntaasje yn 'e romte. Mei oare wurden, de hippocampus bewarret trijediminsjonale neuronale modellen fan 'e romte wêryn't de eigener fan' e harsens leit.
Hippocampus
D'r is in teory dy't stelt dat d'r in tuskenstap is tusken feitlike navigaasje en kaarten fan 'e hippocampus - de transformaasje fan dizze kaarten yn in werjefte fan earste persoan. Dat is, in persoan besiket te begripen wêr't wat hielendal net leit (lykas wy sjogge op echte kaarten), mar wêr't wat sil lizze relatyf oan him (lykas de funksje "strjitte werjefte" yn Google Maps).
De skriuwers fan it wurk dat wy beskôgje beklamje it folgjende: Kognitive kaarten fan 'e omjouwing binne kodearre yn' e hippocampale formaasje yn it allosintryske systeem, mar motorfeardigens (de bewegingen sels) binne fertsjintwurdige yn it egosintryske systeem.
UFO: Enemy Unbekend (allosintrysk systeem) en DOOM (egosintraal systeem).
It ferskil tusken allosintryske en egosentryske systemen is as it ferskil tusken spultsjes fan tredden (of side-werjefte, topwerjefte, ensfh.) Yn it earste gefal is it miljeu sels wichtich foar ús, yn it twadde ús posysje yn relaasje ta dizze omjouwing. Sa moatte allosintryske navigaasjeplannen omboud wurde ta in egosintrysk systeem foar feitlike útfiering, d.w.s. beweging yn romte.
Undersikers leauwe dat it de dorsomedial is striatum (DMS)* spilet in wichtige rol yn it boppesteande proses.
De striatum fan it minsklik brein.
Striatum* - diel fan 'e harsens dat heart by de basale ganglia; it striatum is belutsen by de regeling fan spiertonus, ynterne organen en gedrachsreaksjes; It striatum wurdt ek wol it "striatum" neamd fanwegen syn struktuer fan ôfwikseljende bannen fan grize en wite stof.
De DMS toant de neuronale antwurden dy't ferbûn binne mei beslútfoarming en aksje yn relaasje ta romtlike navigaasje, dus dizze regio fan it harsens moat yn mear detail studearre wurde.
Undersyksresultaten
Om de oanwêzigens / ôfwêzigens fan egosintraal romtlike ynformaasje yn 'e striatum (DMS) te bepalen, waarden 4 manlike ratten ymplantearre mei oant 16 tetrodes (spesjale elektroden ferbûn mei de winske gebieten fan it harsens) rjochte op DMS (1).
Ofbylding #1: Striatal-selreaksje op miljeugrinzen yn in egosintraal referinsjeramt.
Taljochtingen foar ôfbylding #1:а - punten fan lokaasje fan tetrodes;
b - egosentryske kaart fan grinzen;
с - allosintryske romtlike kaarten (4 fjilden oan 'e lofterkant), kleurkodearre trajektplots fan' e lokaasjes fan selresponspieken relatyf oan lichemsposysje, en egosintraal kaarten (4 fjilden oan 'e rjochterkant) basearre op it antwurd fan EBC-sellen yn ferskate oriïntaasjes en ôfstân tusken de rot en de muorre;
d - in soan 1s, mar foar EBC mei foarkar ôfstannen fuort fan it bist;
e - in soan 1s, mar foar twa omkearde EBC's;
f - ferdieling fan 'e gemiddelde resultearjende lingte foar de waarnommen sellen;
g - de ferdieling fan 'e gemiddelde resultearjende lingte foar EBC mei de bewegingsrjochting en de rjochting fan' e holle;
h - ferdieling fan 'e gemiddelde reaksje fan sellen (totaal en EBC).
Fjouwerenfjirtich eksperiminten waarden útfierd, doe't rotten willekeurich ferspraat iten sammele yn in romte dy't har bekend wie (iepen, net yn in doalhôf). As resultaat waarden 44 sellen opnommen. Ut de sammele gegevens waard de oanwêzigens fan 939 koprjochtingssellen (HDC's) fêststeld, mar mar in lyts part fan 'e sellen, en krekter 31, hie allosintrike romtlike korrelaten. Tagelyk waard de aktiviteit fan dizze sellen, beheind troch de perimeter fan 'e omjouwing, allinich beoardiele yn' e beweging fan 'e rat lâns de muorren fan' e testkeamer, wat in egosintraal skema suggerearret foar it kodearjen fan 'e grinzen fan romte.
Om de mooglikheden fan sa'n egosentryske fertsjintwurdiging te beoardieljen, basearre op yndikatoaren foar peak-selaktiviteit, waarden egosintriske grinskaarten makke (1b), dy't de oriïntaasje en ôfstân fan 'e grinzen yllustrearje relatyf oan 'e rjochting fan 'e beweging fan 'e rat, en net de posysje fan syn holle (fergeliking mei 1g).
18% fan 'e finzene sellen (171 fan 939) lieten in signifikante reaksje sjen doe't de keamergrins in bepaalde posysje en oriïntaasje besette relatyf oan it ûnderwerp (1f). Wittenskippers neamden se egocentric boundary cells (EBC's). egocentric grins sellen). It oantal fan sokke sellen yn 'e eksperimintele ûnderwerpen rûn fan 15 oant 70 mei in gemiddelde fan 42.75 (1c, 1d).
Under de sellen fan 'e egocentric grinzen wiene der dyjingen waans aktiviteit fermindere yn reaksje op' e grinzen fan 'e keamer. D'r wiene yn totaal 49 en se waarden inverse EBC's (iEBC's) neamd. De gemiddelde yndeks fan selrespons (har aksjepotinsjeel) yn EBC en iEBC wie frij leech - 1,26 ± 0,09 Hz (1h).
De EBC-selpopulaasje reagearret op alle oriïntaasjes en posysjes fan 'e keamergrins relatyf oan it ûnderwerp, mar de ferdieling fan foarkommende oriïntaasje is bimodaal mei peaks dy't 180 ° tsjinoer elkoar lizze oan beide kanten fan it bist (-68 ° en 112 °), in bytsje ferset fan loodrecht op de lange as fan it bist mei 22° (2d).
Ofbylding #2: Foarkar oriïntaasje en ôfstân foar egocentric boundary cell (EBC) antwurd.
Taljochtingen foar ôfbylding #2:a - egosintraal grinskaarten foar fjouwer tagelyk studearre EBC's mei ferskate foarkar oriïntaasjes oanjûn boppe elke grafyk;
b - de posysje fan de tetrodes yn oerienstimming mei de sellen út 2 (de sifers jouwe it tetrode nûmer oan);
с - kânsferdieling fan foarkommende oriïntaasjes foar alle EBC's fan ien rat;
d - kânsferdieling fan foarkommende oriïntaasjes foar EBC fan alle rotten;
е - de posysje fan de tetrodes foar de sellen werjûn yn 2f;
f - egocentryske grinskaarten foar seis tagelyk opnommen EBC's mei ferskate foarkarôfstannen oanjûn boppe elke plot;
g is de kânsferdieling fan de foarkarôfstân foar alle EBC's fan ien rat;
h is de kânsferdieling fan de foarkommende ôfstân foar EBC fan alle rotten;
i - polar plot fan foarkar ôfstân en foarkar oriïntaasje foar alle EBCs mei romte grutte fertsjintwurdige troch kleur en dot diameter.
De ferdieling fan de foarkarsôfstân nei de grins befette trije peaks: 6.4, 13.5 en 25.6 sm, wat oanjout op de oanwêzigens fan trije ferskillende foarkarôfstannen tusken EBC's (2f-2h) dat kin wichtich wêze foar in hiërargyske navigaasje-sykstrategy. De grutte fan 'e EBC ûntfanklike fjilden tanommen mei de foarkar ôfstân (2i), wat oanjout op in ferheging fan 'e krektens fan' e egosintryske foarstelling fan grinzen as de ôfstân tusken de muorre en it ûnderwerp ôfnimt.
D'r wie gjin dúdlike topografy yn sawol de foarkommende oriïntaasje as de ôfstân, om't de aktive EBC's fan it ûnderwerp mei ferskate oriïntaasjes en ôfstannen fan 'e muorre op deselde tetrode ferskynden (2a, 2b, 2e и 2f).
It waard ek fûn dat EBC stabyl reagearret op 'e grinzen fan romte (kammermuorren) yn alle testkeamers. Om te befestigjen dat de EBC's reagearje op 'e pleatslike grinzen fan' e keamer yn stee fan har distale funksjes, "rotearren" de wittenskippers de kameraposysje mei 45 ° en makken ferskate muorren swart, wêrtroch't it oars wie fan dy brûkt yn eardere tests.
Gegevens waarden sammele sawol yn in konvinsjonele testkeamer as yn in rotearre. Nettsjinsteande de feroaring yn 'e testkeamer bleaunen alle foarkommende oriïntaasjes en ôfstannen relatyf oan' e muorren fan 'e EBC-testpersoanen itselde.
Sjoen it belang fan hoeken, waard de mooglikheid dat EBC's unyk kodearje dizze lokale miljeu-attributen ek beskôge. Troch it isolearjen fan it ferskil tusken it antwurd tichtby de hoeken en it antwurd tichtby it midden fan 'e muorre, waard in subset fan EBC-sellen (n = 16; 9,4%) identifisearre dy't in ferhege reaksje op' e hoeken sjen litte.
Sa kinne wy in tuskenlizzende konklúzje meitsje dat it de EBC-sellen binne dy't perfekt reagearje op 'e perimeter fan' e keamer, dat is oan 'e muorren fan' e testkeamer en nei har hoeken.
Dêrnei testen de wittenskippers oft de reaksje fan EBC-sellen op in iepen romte (in testarena sûnder in doalhôf, dus gewoan 4 muorren) itselde is foar ferskillende testromtegrutte. Trije besites waarden makke, wêrby't de lingte fan 'e muorren 3 sm ôfwike fan' e foarige.
Nettsjinsteande de grutte fan 'e test keamer, EBC reagearre op syn grinzen op deselde ôfstân en oriïntaasje relatyf oan it test ûnderwerp. Dit jout oan dat de reaksje net skaalber is mei de grutte fan 'e omjouwing.
Ofbylding #3: stabile reaksje fan EBC-sellen op romtegrinzen.
Taljochtingen foar ôfbylding #3:а - egocentric EBC kaarten ûnder normale omstannichheden (lofts) en doe't de test keamer waard rotearre troch 45 ° (rjochts);
b - egocentryske EBC-kaarten foar in keamer fan 1.25 x 1.25 m (lofts) en foar in fergrutte keamer 1.75 x 1.75 m (rjochts);
с - egocentryske EBC-kaarten mei gewoane swarte keamermuorren (lofts) en mei patroonmuorren (rjochts);
d-f - Grafiken fan de foarkar ôfstân (boppe) en feroarings yn de foarkar oriïntaasje relatyf oan de basisline (ûnder).
Sûnt it striatum ûntfangt ynformaasje oer it miljeu út ferskate gebieten fan 'e fisuele cortex, ûndersochten de wittenskippers ek oft it uterlik fan' e muorren beynfloede is (3s) keamers foar de reaksje fan EBC-sellen.
It feroarjen fan it uterlik fan 'e grinzen fan romte hie gjin effekt op' e reaksje fan 'e EBC-sellen en de ôfstân en oriïntaasje nedich foar de reaksje relatyf oan it ûnderwerp.
Ofbylding #4: Stabiliteit fan EBC-selreaksje nettsjinsteande it miljeu.
Taljochtingen foar ôfbylding #4:а - egosentryske kaarten foar EBC yn fertroude (lofts) en nije (rjochts) omjouwings;
b - egocentryske kaarten foar EBC krigen yn deselde omjouwing, mar mei in tiidynterval;
с - Grafiken fan foarkar ôfstân (boppe) en feroaring fan foarkar oriïntaasje relatyf oan de basisline (ûnder) foar nije (ûnbekende) omjouwings;
d - Grafiken fan de foarkar ôfstân (boppe) en de feroaring yn foarkar oriïntaasje relatyf oan de basisline (ûnder) foar earder studearre (fertroude) omjouwings.
It waard ek fûn dat it antwurd fan EBC-sellen, lykas de fereaske oriïntaasje en ôfstân relatyf oan it ûnderwerp, net feroarje oer de tiid.
Dizze "tydlike" test waard lykwols útfierd yn deselde testkeamer. It wie ek nedich om te kontrolearjen wat it ferskil is tusken de reaksje fan 'e EBC op bekende omstannichheden en nei nije. Om dit te dwaan, waarden ferskate besites útfierd, doe't de rotten de keamer studearre, dy't se al kenne fan eardere testen, en dan nije keamers mei iepen romte.
Lykas jo miskien hawwe rieden, bleau it antwurd fan 'e EBC-sellen + winske oriïntaasje / ôfstân net feroare yn' e nije keamers (4a, 4c).
Sa soarget de EBC-reaksje in stabile foarstelling fan 'e grinzen fan' e omjouwing relatyf oan it testûnderwerp yn alle soarten fan dizze omjouwing, nettsjinsteande it uterlik fan 'e muorren, it gebiet fan' e testkeamer, har beweging, en de tiid trochbrocht troch it proefpersoan yn 'e keamer.
Foar in mear detaillearre kunde mei de nuânses fan 'e stúdzje, advisearje ik om te sjen и Oan him.
Epilogue
Yn dit wurk wisten wittenskippers yn 'e praktyk de teory fan' e egosintryske fertsjintwurdiging fan 'e omjouwing te befêstigjen, dy't ekstreem wichtich is foar oriïntaasje yn' e romte. Se bewiisden dat der in tuskenproses is tusken allosintryske romtlike represintaasje en eigentlike aksje, dêr't bepaalde sellen fan it striatum, neamd egocentric border sellen (EBC's), meidwaan. It waard ek fûn dat EBC's mear relatearre wiene oan 'e kontrôle fan beweging fan it hiele lichem, en net allinich de holle fan' e ûnderwerpen.
Dizze stúdzje wie rjochte op it bepalen fan it folsleine meganisme fan oriïntaasje yn 'e romte, al syn komponinten en fariabelen. Dit wurk, neffens wittenskippers, sil fierder helpe by it ferbetterjen fan navigaasjetechnologyen foar autonome auto's en foar robots dy't de romte om har hinne kinne begripe, lykas wy dogge. De ûndersikers binne ekstreem optein oer de resultaten fan har wurk, dy't reden jouwe om troch te gean mei it bestudearjen fan de relaasje tusken bepaalde gebieten fan 'e harsens en hoe't romte wurdt navigearre.
Tankewol foar jo oandacht, bliuw nijsgjirrich en in geweldige wike allegear! 🙂
Tankewol foar it bliuwen by ús. Hâld jo fan ús artikels? Wolle jo mear ynteressante ynhâld sjen? Stypje ús troch in bestelling te pleatsen of oan te befeljen oan freonen, 30% koarting foar Habr-brûkers op in unike analoog fan servers op yngongsnivo, dy't troch ús foar jo útfûn is: (beskikber mei RAID1 en RAID10, oant 24 kearnen en oant 40GB DDR4).
Dell R730xd 2 kear goedkeaper? Allinne hjir yn Nederlân! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - fan $99! Lêze oer
Boarne: www.habr.com